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移动自组织网络的目标不是提供移动电话通信和网络接入服务,而是在没有固定的基础设施(如战场)或者基础设施遭到损坏(如地震救灾)的情况下提供通信以满足特殊的、定制的、临时的应用要求。该网络中的每个节点即可以作为终端同时也可以作为路由器,因移动自组织网络的组建可以快速、灵活,具有分布式方式及自组织特性,不受时间和地点的限制,因此特别适合应用于应急救灾、战场通信等应用场合。而在网络规模较大时,网络中的节点移动情况会变得复杂,导致网络结构容易发生较大变化,在这种情况下研究如何提供稳定的路由来满足业务要求就显得很有必要。
本文主要从以下两个方面进行研究:
(一)在网络规模较大的情况下,采用分簇的方法能够为较大的网络提供较好的可扩展性。分簇后,有利于管理和维护网络中节点,有利于减少路由洪范和提供更短的路径进行通信。因此本文首先对几种经典的分簇算法进行了分析研究,并在WCA算法的基础上根据节点之间链路保持时间提出一种带有预测机制的分簇算法,并将节点分为两种类型(普通节点和能量充足节点),为选择稳定的簇头提供支持。在簇的维护阶段,本文根据预测到的链路保持时间提出一种增大簇成员节点发送Hello消息包的时间间隔的机制,来减少路由控制开销。
(二)本文对平面路由协议和分级路由协议进行了分析研究,并重点研究了分级路由协议中的CBRP路由协议。在该路由协议的基础上,利用改进后的带有预测机制的分簇算法代替原CBRP路由协议中的最小ID分簇算法,并利用分簇算法中各个节点之间维护的邻居节点的链路保持时间的信息,为选择一条稳定的路由提供判断依据。在网络拓扑结构变化大,网络节点数目较多的情况下,本算法能够提供一条稳定的路由。
本文利用NS2仿真软件通过设置多个仿真场景,通过节点的传输范围的变化对原WCA分簇算法和本文提出的带有预测机制的分簇算法(EWCA-MP)来进行对比,并给出分簇算法产生的簇的数目、单位时间内统治集的更新次数、节点的转移次数的仿真图,验证改进后的分簇算法具有良好的性能指标。通过节点的移动速度的变化、网络中业务量的增大及节点的停留时间的变化对两种路由算法产生的路由开销进行了对比,通过网络中节点数目的变化对分组投递率进行了对比,验证了改进后的路由协议在路由开销和分组投递率方面性能得到提升。